Broadband energy harvesting via magnetic coupling between two movable magnets

Harvesting energy from ambient mechanical vibrations by the piezoelectric effect has been proposed for powering microelectromechanical systems and replacing batteries that have a finite life span. A conventional piezoelectric energy harvester （PEH） is usually designed as a linear resonator, and suffers from a narrow operating bandwidth. To achieve broadband energy harvesting, in this paper we introduce a concept and describe the realization of a novel nonlinear PEH. The proposed PEH consists of a primary piezoelectric cantilever beam coupled to an auxiliary piezoelectric cantilever beam through two movable magnets. For predicting the nonlinear response from the proposed PEH, lumped parameter models are established for the two beams. Both simulation and experiment reveal that for the primary beam, the introduction of magnetic coupling can expand the operating bandwidth as well as improve the output voltage. For the auxiliary beam, the magnitude of the output voltage is slightly reduced, but additional output is observed at off-resonance frequencies. Therefore, broadband energy harvesting can be obtained from both the primary beam and the auxiliary beam.     

Application of wavelet-based active magnet power supply filter in accelerator

Since modern accelerators demand excellent stability to magnet power supply （PS）, it is necessary to decrease harmonic currents passing magnets. Aiming at depressing the rappel current from the PS in the Beijing electron-positron collider Ⅱ, a wavelet-based active power filter （APF） is proposed in this paper. An APF is an effective device to improve the quality of currents. As a countermeasure to these harmonic currents, the APF circuit generates a harmonic current, countervailing harmonic current from PS. An active power filter based on wavelet transformation is proposed. Discrete wavelet transformation is used to analyze the harmonic components in the supply current, and an active power filter circuit works according to the analysis results. Our simulation and experiment results are given to prove the effect of the APF.     

非线性磁式压电振动能量采集系统建模与分析

为便于评价、优化磁式压电振动能量采集系统的性能,系统研究了该类系统的建模与分析方法,建立了非线性的分布参数模型用于描述系统的非线性动力学行为,并采用谐波平衡法给出了谐波响应的解析解.随后利用仿真模型分析了磁铁间距、加速度幅值、负载阻抗对输出功率的影响,比较了不同激励频率和加速度幅值下的最优阻抗.结果表明:双稳态特性适用于低强度的振动环境,且愈接近临界区域,输出功率愈高,而单稳态渐硬特性适用于高强度振动环境,其最优间距并不靠近临界区域;阱间大幅运动和阱内小幅运动均存在高低能量态共存的现象,愈接近临界区域,现象愈明显;激振频率是影响最优负载阻抗的决定性因素.     

不同温度生长DKDP晶体的性质

用点籽晶快速生长法在不同温度区间生长了四块氘含量60%DKDP晶体,观察了不同温度下晶体生长过程,同时测量了晶体的透过光谱、摇摆曲线和1053nm激光损伤阈值。结果表明,在高温区间晶体生长外形优于低温生长的晶体。不同温区晶体的透过光谱并无明显变化,但是随着生长温度的降低,晶体的结构完整性变差,1053nm激光损伤阈值降低。     

HIAF-BRing快脉冲二极磁铁磁场测量系统

介绍了强流重离子加速器装置HIAF(High Intensity heavy-ion Accelerator Facility)项目增强器BRing(Booster Ring)快脉冲二极磁铁的性能指标、测量要求和测量方法,描述了快脉冲二极磁铁稳态磁场测量系统及动态磁场测量系统的构成。在稳态磁场测量中,为提高积分磁场测量精度和测量效率,长线圈测量系统采用了on fly技术;在动态磁场测量中,研制了用于磁场延迟及磁场畸变测量的矩阵线圈。通过样机磁铁的测量,完成了测量系统的性能指标验证和磁铁的稳态磁场测量。实测结果表明,样机磁铁的设计和制造均达到了预期指标,并依据测量数据完成了磁铁的二次削斜。     

电磁感应中“阻碍”变化也可见

1834年俄国物理学家楞次概括了各种实验结果,提出了直接判断感应电流方向的法则,即楞次定律,闭合回路中产生感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流磁通量的变化.在进行楞次定律的教学中,学生通常不太理解定律中"阻碍变化"的涵义.笔者在教学中,用实验来突破学生理解上的难     

基于双矢量定姿的摇摆基座粗对准算法分析与实验

通过分析将捷联惯导解析粗对准归纳为双矢量定姿问题.根据定姿算法中参考矢量构造方式的区别将解析粗对准算法分为传统算法和摇摆基座算法.研究了传统算法参考矢量构建过程,指出其不适用于摇摆基座环境.在双矢量定姿框架下推导了基于惯性空间重力积分矢量的摇摆基座算法.并通过摇摆台试验验证了该算法的有效性.     

一个非线性振动方程——来自玩磁铁的科学

１身边的磁铁玩具 作者喜欢玩,喜欢玩弄各种物品．最让我们着迷的是两块破的半圆形磁铁,它们可以相互吸引,也可以相互排斥,真是有趣极了．根据磁铁相斥原理,我们可以用一块磁铁来推动另一块磁铁．有一次我们在一块磁铁上放了一枚一元钱的硬币,然后让另一块磁铁慢慢靠近它,结果我们发现那块磁铁开始振动．我们对此现象进行了认真的研究,经过适当的简化,得到了一个有用的非线性方程,并得到了其近似解析解．２模型的简化 如图１所示,在水平桌面上有两块磁铁．当右边的磁铁向左边的磁铁推行时,根据同性相斥原理,左边的磁铁将向左移…     

碲锌镉晶体晶格畸变的测定与分析

在高分辨X射线衍射仪上,利用不对称布拉格衍射STD技术与单晶摇摆曲线技术相结合的方法,对碲锌镉单晶材料的晶格畸变进行了分析测定.此方法实现了一次装样,多角度、多次测定晶体的摇摆曲线,从而利用多组实验数据完成多元线性回归方程组的求解,避开了一般应变测定方法中难以确定无应力状态下衍射角的问题.所测定的生长态碲锌镉晶片晶格畸变量为10-3～10-2数量级,该畸变量是碲锌镉晶片存在成份偏析、位错和空位等缺陷以及晶片受到的应力综合作用的结果.     

水热法白宝石晶体和籽晶界面研究

用分光光度计研究发现水热法白宝石晶体和籽晶界面使晶体透过率降低,用大视场偏光显微镜和原子力显微镜分析了该界面的包裹物分布以及界面的显微结构.结果表明平行于(1123)面的籽晶和生长层晶体界面包裹物含量少.界面的缺陷主要来自于晶格畸变及生长初期的温场不稳定所引起的结构缺陷,这也是引起晶体透过率下降的主要因素.